Разработка мероприятий по повышению энергетической эффективности тепловых сетей. Повышение эффективности системы отопления. Режим работы и регулирование системы отопления. Энергосбережение в системах отопления Пилотные проекты по повышению эффективности с

Если рассматривать жилой дом как энергопотребляющий объект, то доля теплопотерь в нем в зимний период составляет: через неутепленные или разбитые окна и двери подъездов - 24, через стены - 26, через подвал, перекрытия, лестничные клетки -11, через вентиляционные отверстия и дымоходы -39 % 2 .

Теплопотери происходят не только через стены здания. Они могут иметь место во время аварий на трассах и на тепловых узлах жилых домов.

Большое количество тепловой энергии уходит из-за некачественного строительства: щели у оконных рам, швы между панелями, крыши и т. п., а также в домах со вставленными обогревательными устройствами в стенах (на 30 % больше, чем с обычными отопительными приборами). До 15-20 % тепловой энергии теряется в тепловых сетях, свидетельством чего является зеленая трава, растущая зимой над теплотрассами.

Такое положение с использованием тепла в быту явилось следствием существовавшей в нашей бывшей великой стране концепции о том, что полезных ископаемых, в том числе и топливно-энергетических ресурсов, в нашей стране хватит не только на нынешнее, но и грядущие поколения. И при проектировании жилых домов никогда не считалась стоимость их эксплуатации, поэтому и строили относительно дешевые, но холодные дома.

На коммунально-бытовые нужды в Республике Беларусь расходуется примерно 65 % тепловой энергии. В то же время потери тепла при производстве и передаче тепловой энергии в отопительных котельных республики достигает 30 %. На 1 м 2 отапливаемой площади в нашей стране затрачивается в 2 раза больше условного топлива, чем в Германии и Дании.

Годовой расход тепловой энергии в нашей стране на отопление и вентиляцию 1 м 2 общей площади в 5-этажном доме составляет 150-170 кВт, в Скандинавских странах - 70-90 Вт. На Западе после энергетического кризиса 1972-1973 и 1995 г. передовые европейские страны уменьшили расход тепловой энергии на отопление жилых домов в 2 раза. А это не только экономия денежных средств, но и, главное, - изменение самого мышления граждан и руководителей.

Согласно санитарным нормам 3 горячая вода в квартиры должна подаваться не ниже 50 °С, подается же она при температуре 37... 38 °С. Температура воздуха в квартире должна поддерживаться на уровне 18... 20 °С (комфортная зона), а на кухнях 4 - 16... 18 °С. Семья оплачивает лишь 16-17 % от общих затрат на отопление дома, а от стоимости вырабатываемой тепловой и электрической энергии - лишь 20 %. При такой существующей системе оплаты за потребляемые тепло- и электроэнергию добиться радикального изменения улучшения дела в бытовом секторе будет трудно до тех пор, пока жильцы не будут экономически заинтересованы в экономии тепловой энергии. А для этого предстоит переломить психологию всех граждан по отношению к экономии тепла, воды, газа. Весь европейский опыт показывает, что только продуманная непрерывная система воспитания и образования позволяет получить реальные результаты в энергосбережении в бытовом секторе и производственной сфере. На Западе, в частности в Германии, 78 % всего жилья получает тепло от местных котельных, стоимость единицы которого составляем 0,05 DM/кВт * ч, в то время как при централизованном теплоснабжении это: показатель составляет 0,08. Имеющийся в нашей стране опыт децентрализованного теплоснабжения показывает высокую его эффективность. Местные котельные, построенные в столице (гостиница «Беларусь», несколько жилых домов и т. п.), окупают себя за 1,5-3 года 5 . В 1998 году для обеспечения нужд страны было произведено 77 млн Гкал, в 1999 году - 70 млн Гкал тепловой энергии. Для того чтобы удовлетворить потребность республики в год достаточно 50 млн Гкал.

Придавая важное значение энергосбережению в жилищно-коммунальном секторе экономики, Президент Республики Беларусь А. Г. Лукашенко дал 13 июня 2001 года поручение облисполкомам и Минскому горисполкому совместно с заинтересованными министерствами и ведомствами осуществить 1еры по повышению эффективности жилищного строительства, снижению затрат на развитие инженерно-транспортной и социальной инфраструктур за счет уплотнения застройки, применения локальных источников теплоэнерии, автономных систем отопления, водоснабжения и канализации".

Одним из технических решений сокращения сети теплоснабжения и экономии тепловой энергии является децентрализованная выработка тепла при помощи автоматизированных автономных, в т. ч. и крышных, котельных, (работающих на газовом топливе. Преимущество этого вида теплоснабжения состоит в следующем: возможность построить котельную, удовлетворяющую потребность именно данного здания; экономия земельного участка; экономия энергии за счет отсутствия потерь; возможность контроля теплоты и топлива; установка необходимого режима расхода теплоты в зависимости от продолжительности рабочего дня и температуры наружного воздуха; высокий КПД (90 %) котельных установок; более низкие температуры и давления теплоносителя, что повышает долговечность систем теплоснабжения.

Системы отопления жилых и общественных зданий являются одними из самых значительных потребителей тепловой энергии. Расход тепловой энергии на эти цели составляет более 30 % энергоресурсов, потребляемых народным хозяйством. При этом многоквартирные дома, построенные в 1950-1960 годы расходуют на нужды отопления от 350 до 600 кВт * ч на 1 м 2 . Для сравнения укажем, что этот показатель составляет в Германии 260 кВт * ч, в Швеции и Финляндии - 135 кВт * ч 3 .

Наиболее перспективными направлениями энергосбережения являются внедрение автономных систем тепло- и энергоснабжения, устройство напольного отопления, а также установок, использующих возобновляемые источники энергии и теплоутилизаторов.

Автономные системы теплоснабжения в виде мини-котельных становятся перспективными в тех местах, где в качестве топлива используется природный газ. Они и с экологической точки зрения способствуют улучшению состояния воздушного бассейна, т. к. из-за снижения количества сжигаемого газа уменьшается количество дымовых газов, а газовые выбросы содержат в 2-3 раза меньше вредных веществ в 1 м 3 , чем крупные районные котельные. Но децентрализованное теплоснабжение на базе небольших индивидуальных котельных является эффективным при малой плотности тепловой нагрузки (одно-, двухэтажные застройки в сельских и других населенных пунктах).

Естественно, при существующих развитых тепловых сетях централизованного теплоснабжения необоснованно говорить о повсеместном переходе на автономные котельные. Но внедрение их возможно в следующих случаях:

При строительстве новых и реконструкции старых зданий в районах, где прокладка тепловых сетей технически невозможна;

Для обеспечения теплом объектов, не допускающих перепадов в теплоснабжении (школы, больницы), или потребителей, несущих из-за отсутствия тепла большие экономические потери (гостиницы);

При обеспечении теплом потребителей, распложенных на концевых участках существующих тепловых сетей и испытывающих недостаток тепла из-за низкой пропускной способности тепловых сетей или недостаточной! перепада давления между прямой и обратной магистралями;

При строительстве объектов в небольших городах, где централизованное теплоснабжение развито слабо, а отдельные объекты вводятся разрозненно.

Основным элементом автономной энергоустановки являются комбинированные газовые настенные водонагреватели, в корпусе которых находится бесшумный циркуляционный насос и мембранный расширитель. Горячая вода от водонагревателя по металлическим трубам, укладываемым в бетонной подготовке пола или в плинтусе специальной конструкции, разводится по комнатам.

Опыт эксплуатации 72-квартирного девятиэтажного жилого дома в микрорайоне № 17г. Гомеля с этой принципиально новой для нашей страны системой теплоснабжения, разработанной институтом «Гомельгражданпроект», показал ее надежность и экономичность. Так, за ноябрь 1999 г. проживающая в трехкомнатной квартире семья в составе 4 человек на отопление-горячее водоснабжение и приготовление пищи израсходовала 150 м 3 газ;: Причем треть этого количества израсходована непосредственно на кухне Выполненные расчеты показали, что при традиционной системе теплоснабжения аналогичной квартиры от общедомовой системы с подключением к внешнему источнику для целей отопления и горячего водоснабжения потребовалось бы около 500 м 3 газа.

Высокая эффективность работы предложенной системы поквартирного отопления достигнута благодаря:

Сравнительно высокому КПД газовых водонагревателей (« 85 %);

Исключению потерь тепла за пределами квартир;

Отсутствию перерасхода тепла в межсезонные периоды (по имеющимся данным, он составляет до 20 %);

Возможности поквартирного учета и покомнатного регулирования температуры внутри квартиры.

Кроме того, система поквартирного отопления и горячего водоснабжения существенно уменьшила количество приборов учета. Вместо используемых в настоящее время счетчиков газа, отопления, горячего и холодного водоснабжения достаточно установить только два прибора для учета расхода газа и холодной воды. Кроме того, отпадает необходимость в прокладке наружных тепловых сетей. Пожалуй, одно из самых главных преимуществ этой системы отопления перед традиционной состоит в том, что она дает возможность владельцу квартиры создать комфортную температуру воздуха не посредством открывания форточки и оконной створки, а с помощью регулировочного краника с ручным управлением или автоматической термостатической головкой, экономя тем самым свои деньги на отопление квартиры и государственные энергоресурсы.

Экономия расхода теплоты за счет перечисленных выше преимуществ поквартирного отопления достигает 30 % в год.

Возведение жилых домов с подобной системой инженерного обеспечения весьма оправдано в районах существующей городской застройки, где отсутствуют резервные мощности действующих централизованных источников теплоснабжения.

Опыт работы автономных котельных показывает, что они надежны и экономичны. При теплоснабжении от этих котельных потребитель получает тепловую энергию по тарифам, в 3 раза ниже действующих. За счет этого строительство таких котельных окупается практически за один сезон.

Во всех промышленно и энергетически развитых странах наблюдается очень быстрый рост применения электроотопления, выполняемого, как, правило, путем укладки нагревательных кабелей в пол. Применение электроотопления допускается СНИП 2.04.05-91. Для помещений с постоянным пребыванием людей установлено, что средняя температура подогреваемого пола не должна превышать 26°С, а для дорожек вокруг бассейнов - не большe 30°С. Одной из таких систем электроотопления является кабельная система Теплолюкс. Она устанавливается в толще пола, что превращает всю обогреваемую поверхность в источник тепла, температура которого лишь на несколько градусов превышает температуру воздуха. Эта система, как и другие, подобные ей, используется как основная в отдельно стоящих зданиях, коттеджах и в тех случаях, когда нет возможности выполнить подключение центрального водяного отопления. Она может применяться как дополнительная система отопления (совместно с другими) для получения комнатной температуры.

Совершенно новый способ отопления помещений различного назначения разработан в БИТУ профессором В.П. Лысовом. Созданная им полимерная греющая электропроводка, состоящая из сотен тончайших полимерных волокон, обработанных по оригинальной технологии специальным раствором и соединённых в пучок, обеспечивает при одинаковом расходе электроэнергии гораздо более высокий, чем у металлического проводника, рост температуры, поскольку волокна постоянно греют друг друга. Эту проводку, а точнее, комплект проводов раскладывают по схеме на подготовленные бетонное основание и цементируют. Можно размещать провода и под плиткой, различными линолеумами, ковровыми покрытиями, под дощатым настилом и паркетом. В любом случае будет обеспечена рекомендованная медиками температура пола 25 °С, а воздуха 20... 22 °С. Для надежности можно включить в сеть и автоматический терморегулятор.

Затраты на отопление и эксплуатацию этим способом в 1,5-2 раза ниже по сравнению с другими известными способами, в том числе и аналогичными зарубежными системами греющего пола, где используются металлические проводники. Но недостаток металлических проводников - сопровождающие его нежелательные для организма вихревые токи. Полимерный проводник генерирует электромагнитное поле в 2-10 раз более слабое, которое и близко не подходит к нижнему пределу.

Сфера применения этого способа обогрева очень широка: дома, квартиры, офисы, животноводческие помещения и др. Достоинства его оценены многими владельцами собственных домов, руководителями, но особенно довольны руководители совхозов, где новинка применяется уже 3 года и, кроме экономии энергоресурсов на отопление, во многом способствует сохранению поголовья скота и их привесу. Согласно проведенным учеными БелНИИ животноводства исследованиям мест содержания животных с обогреваемыми полами установлено, что сохранность и привесы поросят повышаются, при этом расход электроэнергии сокращается с 250 Вт при ламповом обогреве до 120-130 Вт при обогреваемых полах на 1 ското-место. Такой способ обогреваемых полов внедрен во многих хозяйствах страны.

Простоту устройства и эксплуатацию греющих полов, невысокую стоимость и расход электроэнергии в сравнении с традиционными технологиями обогрева оценили владельцы более 1,5 тысяч квартир и частных домов, дач и гаражей, офисов и магазинов республики, повысив себе комфортность проживания и труда. К этому следует добавить, что расходы по обустройству обогрева составляют 10-12 долларов США и компенсируются достигаемой экономией за 5-6 месяцев эксплуатации в холодное время года.

Для обеспечения общественных, жилых и производственных помещений дешевым теплом с использованием местных видов топлива экономически выгодно применять воздушное отопление на базе теплогенераторов.

Помимо вышеперечисленных аспектов пассивного энергосбережения также стоит упомянуть о новейших решениях с привлечением высоких технологий. Такой подход требует внесения значительных и порой радикальных изменений в распространенную в нашей стране схему централизованного отопления. Большой эффект может быть также получен за счет частичной реконструкции систем отопления.

Существует несколько различных путей повышения эффективности отопительных систем жилых домов, отличающихся как объемом затрат при их реализации, так и ограничениями применения.

Наиболее консервативный путь энергосбережения для варианта теплоснабжения от ЦТП – это установки в домах на приборах отопления индивидуальных термостатических регуляторов. Как показывают исследования, внедрение комплексной автоматизации позволяет снизить теплопотребление дома в целом (по сравнению с элеваторным узлом) на 15–20 %. Зарубежный опыт показывает, что индивидуальный учет тепла в комбинации с возможностью регулирования теплопотребления дает экономию тепла до 25 %. Эта схема сегодня реализуется в поквартирных системах отопления, например, в экспериментальных проектах.

С другой стороны, разработчики и строители новых жилых зданий все чаще приходят к выводу о значительных преимуществах современных децентрализованных систем отопления перед традиционными централизованными системами. Не секрет, что в последние годы работа систем центрального отопления почти повсеместно значительно ухудшилась по причине хронического недофинансирования и износа оборудования. Поэтому часты аварии, остановки и банальный обман потребителя, когда умышленно понижаются давление и температура в теплоцентралях, и потребитель недополучает тепло, исправно за него платя. Такие негативные моменты сведены в системах децентрализованного отопления к минимуму.

Еще одним преимуществом децентрализованных систем оказывается гибкое регулирование мощности, позволяющее сильно уменьшать ее или полностью отключать систему в случае ненадобности, например, при потеплениях. Кроме того, важным фактором можно считать также минимальные теплопотери в тепловых сетях, поскольку потребление тепла происходит в непосредственной близости от места его производства, то есть в целом децентрализованные системы имеют гораздо больший КПД, чем системы центрального отопления.

Еще одной альтернативой традиционному центральному отоплению в последнее время становится электрическое отопление, которое прежде не находило в России широкого применения и считалось убыточным (в 1995 году отапливалось менее 1 % жилого фонда). В то же время доля электрического отопления в Финляндии, Швеции и Дании достигает 50 %.

Но отношение к этому виду отопления быстро меняется в связи с неуклонным подорожанием всех энергоносителей. Причем потенциал роста цен до уровня мировых самый большой у газа, и минимальный - у электроэнергии.

Очевидно, из-за этого в последние 3-5 лет произошел бурный рост числа систем электрического отопления. Например, в Екатеринбурге в течение 2000 г. более 15 % вновь построенного жилья было оснащено кабельными системами подогрева пола.

Уже сейчас комбинированные системы электрического отопления не дороже при создании и в эксплуатации, чем система центрального отопления, и это преимущество будет только расти со временем.

В 2016 году частные потребители тепла в Украине получают тепло из следующих источников: 1. Наиболее распространенный - от электричества, электрокотлы, электрокамины, электрообогреватели... Источником без подробностей в большинстве случаев является "энергия …

Более полугода изучаю вакуумные солнечные трубки длиной 1800 внешним диаметром 58мм внутренним 43-44мм. Внутренний объем трубки - 2,7 литра. Иногда на активном ярком солнце мощность трубки показывало около 130-150Вт, но …

Закрытые геотермальные системы, обеспечивающие только горячее водоснабжение. В зависимости от расположения места сброса и источника питьевой воды могут быть использованы три вида схемного решения. Схема (рис. 2.6.). Геотермальная вода подается …

Описание:

Повышение энергоэффективности зданий может быть достигнуто за счет повышения уровня теплозащиты оболочки здания и совершенствования систем отопления и вентиляции.

Поквартирная система вентиляции с утилизаторами теплоты

Пилотный проект жилого дома

С. Ф. Серов , ООО «МИКТЕРМ», otvet@сайт

А. Ю. Милованов , ООО «НПО ТЕРМЭК»

Федеральный закон № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» предусматривает значительное снижение энергопотребления системами отопления и вентиляции жилых зданий.

Проектом приказа Министерства регионального развития Российской Федерации планируется ввести нормируемые уровни удельного годового расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию. В качестве базового уровня энергопотребления вводятся показатели, соответствующие проектам зданий, выполненным по нормативам 2008 года до ввода в действие федерального закона.

Так, постановлением Правительства Москвы № 900-ПП удельное потребление энергии на отопление, горячее водоснабжение, освещение и эксплуатацию общедомового инженерного оборудования в многоквартирных жилых домах установлено с 1 октября 2010 года на уровне 160 кВт·ч/м 2 ·год, с 1 января 2016 года запланировано снизить показатель до 130 кВт·ч/м 2 ·год, а с 1 января 2020 года – до 86 кВт·ч/м 2 ·год. На долю отопления и вентиляции в показателях 2010 года приходится примерно 25–30%, или 40–50 кВт·ч/м 2 ·год. На 1 июля 2010 года норматив в Москве составлял 215 кВт·ч/м 2 ·год, из которых на отопление и вентиляцию приходилось 90–95 кВт·ч/м 2 ·год.

В базовых показателях распределение расходов тепловой энергии в типовой многоэтажной застройке осуществляется примерно поровну между трансмиссионными теплопотерями (50–55%) и вентиляцией (45–50%).

Примерное распределение годового теплового баланса на отопление и вентиляцию:

трансмиссионные теплопотери – 63–65 кВт·ч/м 2 ·год;
нагрев вентиляционного воздуха – 58–60 кВт·ч/м 2 ·год;
внутренние тепловыделения и инсоляция – 25–30 кВт·ч/м 2 ·год.

Можно ли только за счет повышения уровня теплозащиты ограждений здания добиться достижения нормативов?

С введением требований энергоэффективности правительство Москвы предписывает увеличение сопротивления теплопередаче ограждений здания к уровню 1 октября 2010 года для стен с 3,5 до 4,0 град·м 2 /Вт, для окон с 1,8 до 1,0 град·м 2 /Вт. С учетом этих требований трансмиссионные теплопотери понизятся до 50–55 кВт·ч/м 2 ·год, а общий показатель энергоэффективности – до 80–85 кВт·ч/м 2 ·год.

Эти показатели удельного теплопотребления выше минимальных требований. Следовательно, только теплозащитой проблема энергоэффективности жилых зданий не решается. К тому же отношение специалистов к значительному повышению требований к сопротивлению теплопередаче ограждающих конструкций неоднозначное .

Надо отметить, что в практику массового строительства жилых зданий вошли современные системы отопления с использованием комнатных термостатов, балансировочных клапанов и погодозависимой автоматики тепловых пунктов.

Сложнее обстоят дела с системами вентиляции. До настоящего времени в массовом строительстве используются естественные системы вентиляции. Применение стеновых и оконных саморегулирующих приточных клапанов является средством ограничения сверхнормативного воздухообмена и кардинально не решает проблему энергосбережения.

В мировой практике широко используются системы механической вентиляции с утилизацией теплоты вытяжного воздуха. Энергетическая эффективность утилизаторов теплоты составляет до 65% для пластинчатых теплообменников и до 85% для роторных.

При использовании этих систем в условиях Москвы снижение годового теплопотребления на отопление и вентиляцию к базовому уровню может составить 38–50 кВт·ч/м 2 ·год, что позволяет снизить общий удельный показатель теплопотребления до 50–60 кВт·ч/м 2 ·год без изменения базового уровня теплозащиты ограждений и обеспечить 40%-ное снижение энергоемкости систем отопления и вентиляции, предусмотренное с 2020 года.

Проблема состоит в экономической эффективности механических систем вентиляции с утилизаторами теплоты вытяжного воздуха и необходимости их квалифицированного обслуживания. Импортные квартирные установки достаточно дороги, и их себестоимость в монтаже под ключ обходится в 60–80 тыс. руб. на одну квартиру. При действующих тарифах на электроэнергию и стоимости обслуживания они окупаются за 15–20 лет, что является серьезным препятствием для их применения в массовом строительстве доступного жилья. Приемлемой стоимостью установки для жилья эконом-класса следует признать 20–25 тыс. руб.

Квартирные системы вентиляции с пластинчатым теплоутилизатором

В рамках федеральной целевой программы Минобрнауки РФ ООО «МИКТЕРМ» провело исследования и разработало лабораторный образец энергосберегающей квартирной системы вентиляции (ЭСВ) с пластинчатым теплоутилизатором. Образец разработан как бюджетный вариант установки для жилых зданий эконом-класса.

При создании бюджетной квартирной установки, удовлетворяющей санитарным нормам, были приняты следующие технические решения, позволившие снизить стоимость ЭСВ:

теплообменник изготовлен из пластин сотового поликарбоната;
исключен электроподогреватель N = 500 Вт;
за счет низкого аэродинамического сопротивления теплообменника расход энергии составляет 46 Вт;
использована простая автоматика, обеспечивающая надежную работу установки.

Калькуляция стоимости разработанной ЭСВ приведена в таблице.

В отличие от импортных аналогов, в установке не используются электрические нагреватели ни для защиты от обмерзания, ни для догрева воздуха. Установка на испытаниях показала энергетическую эффективность не менее 65%.

Защита от обмерзания решена следующим образом. При обмерзании теплообменника происходит повышение аэродинамического сопротивления вытяжного тракта, которое регистрируется датчиком давления, дающим команду на кратковременное снижение расхода приточного воздуха до восстановления нормального давления.

На рис. 1 показан график изменения температуры приточного воздуха в зависимости от температуры наружного воздуха при разных расходах приточного воздуха. Расход вытяжного воздуха при этом постоянный и равен 150 м 3 /ч.

Пилотный проект энергоэффективного жилого дома

На базе квартирной установки с теплоутилизатором был разработан пилотный проект энергоэффективного жилого дома в Северном Измайлово в Москве. Проектом предусмотрены технические требования для квартирных установок приточно-вытяжной вентиляции с утилизаторами тепла. Для инновационной установки приведены характеристики ООО «МИКТЕРМ».

Установки предназначены для энергоэффективной сбалансированной вентиляции и создания комфортного климата в жилых помещениях до 120 м 2 . Предусмотрена поквартирная вентиляция с механическим побуждением и утилизацией тепла вытяжного воздуха для нагрева приточного. Приточно-вытяжные агрегаты устанавливаются автономно в коридорах квартир и оснащаются фильтрами, пластинчатым теплообменником и вентиляторами. В состав комплектации установки входят средства автоматизации и пульт управления, позволяющий регулировать воздухопроизводительность установки.

Проходя через вентиляционную установку с пластинчатым утилизатором, вытяжной воздух нагревает приточный до температуры t = +4,0 ˚С (при наружной температуре воздуха t = –28 ˚С). Компенсация дефицита тепла на нагрев приточного воздуха осуществляется нагревательными приборами отопления.

Забор наружного воздуха осуществляется с лоджии данной квартиры, вытяжка, объединенная в пределах одной квартиры из ванн, санузлов и кухонь, после утилизатора выводится в выбросной канал через спутник и выбрасывается в пределах технического этажа. При необходимости отвод конденсата от теплоутилизатора предусматривается в канализационный стояк, оборудованный капельной воронкой HL 21 с запахозапирающим устройством. Стояк расположен в помещении санузлов.

Регулирование расхода приточного и вытяжного воздуха осуществляется посредством одного пульта управления. Агрегат может быть переключен с обычного режима работы с утилизацией тепла на летний режим без утилизации. Переключение осуществляется с помощью заслонки, размещенной в теплоутилизаторе. Вентиляция технического этажа осуществляется через дефлекторы. По результатам испытаний, эффективность применения установки с теплоутилизатором может достигать 67 %.

Расчетный расход тепла на подогрев приточного воздуха на одну квартиру при применении прямоточной вентиляции составляет:
Q = L ·C ·γ·∆t , Q = 110 × 1,2 × 0,24 × 1,163 × (20 – (–28)) = 1800 Вт.
При применении пластинчатого теплоутилизатора расход тепла на догрев приточного воздуха
Q = 110 × 1,2 × 0,24 × × 1,163 × (20 – 4) = 590 Вт.
Экономия тепла на одну квартиру при расчетной наружной температуре составляет 1210 Вт. Всего экономия тепла по дому составляет
1210 × 153 = 185130 Вт.

Объем приточного воздуха принят для возмещения вытяжки из помещений санузла, ванны, кухни. Не предусмотрен вытяжной канал для подключения кухонного оборудования (вытяжной зонт от плиты работает на рециркуляцию). Приток разведен через звукопоглощающие воздуховоды по жилым комнатам. Предусмотрена зашивка вентиляционной установки в поквартирных коридорах строительной конструкцией с лючками для обслуживания и вытяжного воздуховода от вентиляционной установки до вытяжной шахты. На складе службы эксплуатации предусмотрены четыре резервных вентилятора. На рис. 2 представлена принципиальная схема вентиляции многоквартирного жилого дома, а на рис. 3 – план типового этажа с размещением вентиляционных установок.

Дополнительные затраты на устройство поквартирной вентиляции с утилизацией теплоты вытяжного воздуха на весь дом оцениваются в 3 млн руб. Годовая экономия теплоты составит 19 800 кВт·ч. С учетом изменения существующих тарифов на тепловую энергию простой срок окупаемости составит около 8 лет.

Литература

Постановление Правительства Москвы № 900-ПП от 5 октября 2010 года «О повышении энергетической эффективности жилых, социальных и общественно-деловых зданий в г. Москве и внесении изменений в постановление Правительства Москвы от 9 июня 2009 года № 536-ПП».
Ливчак В.И. Повышение энергетической эффективности зданий // Энергосбережение.– 2012.– № 6.
Гагарин В.Г. Макроэкономические аспекты обоснования энергосберегающих мероприятий при повышении теплозащиты ограждающих конструкций зданий // Строительные материалы.– 2010.– Март.
Гагарин В.Г., Козлов В.В. О нормировании теплопотерь через оболочку здания // Архитектура и строительство.– 2010.– № 3.

Так, постановлением Правительства Москвы № 900-ПП удельное потребление энергии на отопление, горячее водоснабжение, освещение и эксплуатацию общедомового инженерного оборудования в многоквартирных жилых домах установлено с 1 октября 2010 года на уровне 160 кВт·ч/м 2 ·год, с 1 января 2016 года запланировано снизить показатель до 130 кВт·ч/м 2 ·год, а с 1 января 2020 года - до 86 кВт·ч/м 2 ·год. На долю отопления и вентиляции в показателях 2010 года приходится примерно 25-30%, или 40-50 кВт·ч/м 2 ·год. На 1 июля 2010 года норматив в Москве составлял 215 кВт·ч/м 2 ·год, из которых на отопление и вентиляцию приходилось 90-95 кВт·ч/м 2 ·год.

Примерное распределение годового теплового баланса на отопление и вентиляцию:

трансмиссионные теплопотери - 63-65 кВт·ч/м 2 ·год;
нагрев вентиляционного воздуха - 58-60 кВт·ч/м 2 ·год;
внутренние тепловыделения и инсоляция - 25-30 кВт·ч/м 2 ·год.

Можно ли только за счет повышения уровня теплозащиты ограждений здания добиться достижения нормативов?

С введением требований энергоэффективности правительство Москвы предписывает увеличение сопротивления теплопередаче ограждений здания к уровню 1 октября 2010 года для стен с 3,5 до 4,0 град·м 2 /Вт, для окон с 1,8 до 1,0 град·м 2 /Вт. С учетом этих требований трансмиссионные теплопотери понизятся до 50-55 кВт·ч/м 2 ·год, а общий показатель энергоэффективности - до 80-85 кВт·ч/м 2 ·год.

При использовании этих систем в условиях Москвы снижение годового теплопотребления на отопление и вентиляцию к базовому уровню может составить 38-50 кВт·ч/м 2 ·год, что позволяет снизить общий удельный показатель теплопотребления до 50-60 кВт·ч/м 2 ·год без изменения базового уровня теплозащиты ограждений и обеспечить 40%-ное снижение энергоемкости систем отопления и вентиляции, предусмотренное с 2020 года.

Проблема состоит в экономической эффективности механических систем вентиляции с утилизаторами теплоты вытяжного воздуха и необходимости их квалифицированного обслуживания. Импортные квартирные установки достаточно дороги, и их себестоимость в монтаже под ключ обходится в 60-80 тыс. руб. на одну квартиру. При действующих тарифах на электроэнергию и стоимости обслуживания они окупаются за 15-20 лет, что является серьезным препятствием для их применения в массовом строительстве доступного жилья. Приемлемой стоимостью установки для жилья эконом-класса следует признать 20-25 тыс. руб.

Квартирные системы вентиляции с пластинчатым теплоутилизатором

теплообменник изготовлен из пластин сотового поликарбоната;
исключен электроподогреватель N = 500 Вт;
за счет низкого аэродинамического сопротивления теплообменника расход энергии составляет 46 Вт;
использована простая автоматика, обеспечивающая надежную работу установки.

Калькуляция стоимости разработанной ЭСВ приведена в таблице.

Пилотный проект энергоэффективного жилого дома

Проходя через вентиляционную установку с пластинчатым утилизатором, вытяжной воздух нагревает приточный до температуры t = +4,0 ˚С (при наружной температуре воздуха t = -28 ˚С). Компенсация дефицита тепла на нагрев приточного воздуха осуществляется нагревательными приборами отопления.

Расчетный расход тепла на подогрев приточного воздуха на одну квартиру при применении прямоточной вентиляции составляет:
Q = L ·C ·γ·∆t , Q = 110 × 1,2 × 0,24 × 1,163 × (20 - (-28)) = 1800 Вт.
При применении пластинчатого теплоутилизатора расход тепла на догрев приточного воздуха
Q = 110 × 1,2 × 0,24 × × 1,163 × (20 - 4) = 590 Вт.
Экономия тепла на одну квартиру при расчетной наружной температуре составляет 1210 Вт. Всего экономия тепла по дому составляет
1210 × 153 = 185130 Вт.

Объем приточного воздуха принят для возмещения вытяжки из помещений санузла, ванны, кухни. Не предусмотрен вытяжной канал для подключения кухонного оборудования (вытяжной зонт от плиты работает на рециркуляцию). Приток разведен через звукопоглощающие воздуховоды по жилым комнатам. Предусмотрена зашивка вентиляционной установки в поквартирных коридорах строительной конструкцией с лючками для обслуживания и вытяжного воздуховода от вентиляционной установки до вытяжной шахты. На складе службы эксплуатации предусмотрены четыре резервных вентилятора. На рис. 2 представлена принципиальная схема вентиляции многоквартирного жилого дома, а на рис. 3 - план типового этажа с размещением вентиляционных установок.

Литература

Постановление Правительства Москвы № 900-ПП от 5 октября 2010 года «О повышении энергетической эффективности жилых, социальных и общественно-деловых зданий в г. Москве и внесении изменений в постановление Правительства Москвы от 9 июня 2009 года № 536-ПП».
Ливчак В.И. Повышение энергетической эффективности зданий // Энергосбережение.- 2012.- № 6.
Гагарин В.Г. Макроэкономические аспекты обоснования энергосберегающих мероприятий при повышении теплозащиты ограждающих конструкций зданий // Строительные материалы.- 2010.- Март.
Гагарин В.Г., Козлов В.В. О нормировании теплопотерь через оболочку здания // Архитектура и строительство.- 2010.- № 3.
С.Ф. Серов , ООО «МИКТЕРМ», [email protected]
А.Ю. Милованов , ООО «НПО ТЕРМЭК»
ссылка на первоисточник http://www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=5469

Тепловая эффективность отопительного устройства в помещении и выбор установочной тепловой мощности системы отопления.

Отопительный прибор должен компенсировать дефицит теплоты в помещении. Использование приборов той или иной конструкции и их установка в различных местах помещения не должны приводить к заметному перерасходу теплоты. Показателем, оценивающим эти свойства, является отопительный эффект прибора, который показывает отношение количества затрачиваемой прибором теплоты для создания в помещении заданных тепловых условий к расчетным потерям теплоты помещением.

Считается, что наилучшим отопительным эффектом обладают панельно-лучистые приборы, установленные в верхней зоне помещения или встроенные в конструкцию потолка. Отопительный эффект таких приборов равен 0,9-0,95, т. е. теплоотдача потолочных панелей-излучателей может быть даже несколько ниже расчетных теплопотерь помещения без ухудшения комфортности внутренних условий. Отопительный эффект панели, расположенной в конструкции пола, около 1,0.

Наиболее распространенные приборы - радиаторы обычно устанавливают в нишах или около поверхности наружной стены. Заприборная поверхность перегревается и через эту часть наружной стены бесполезно теряется некоторое количество теплоты. В результате отопительный эффект радиаторов оценивают величиной 1,04-1,06. В этом отношении более эффективными оказываются конвекторы, располагаемые вдоль наружной стены. Отопительный эффект, например, плинтусного конвектора около 1,03.

Подоконная панель, встроенная в конструкцию наружной стены, может иметь заметные бесполезные потери теплоты и ее отопительный эффект снижается до 1,1.

Отопительные приборы обычно имеют определенный шаг принятого номенклатурного ряда, который в СНиП выражают теплоотдачей, кВт, отдельного элемента прибора этого ряда. В результате в помещении устанавливают число элементов прибора, округленное в большую сторону сверх расчетной величины. Связанное с этим увеличение теплового потока от приборов рекомендуют учитывать коэффициентом β 1 , который изменяется от 1,02 до 1,13 в зависимости от изменения теплоотдачи отдельного элемента прибора от 0,12 до 0,3 кВт.

Дополнительные потери теплоты отопительным прибором, установленным у наружного ограждения, учитывают коэффициентом β 2 . Его значение в зависимости от вида прибора и способа его установки у наружного ограждения изменяется от 1,02 до 1,1.

Кроме потерь, связанных с размещением нагревательных приборов, в системе отопления возникают бесполезные потери теплоты трубами, встроенными в конструкции наружных ограждений, а также в тепловом пункте и других элементах системы. Определяют также дополнительные теплопотери Q тр трубами в неотапливаемых помещениях, связанные с охлаждением теплоносителя.

Величина суммарных дополнительных потерь (заприборными участками наружных ограждений и теплопроводами в неотапливаемых помещениях) должна быть по СНиП не более 7% тепловой мощности системы отопления.

Удельная тепловая характеристика здания и расчет потребности в теплоте на отопление по укрупненным измерителям

Для теплотехнической оценки объемно-планировочных и конструктивных решений и для ориентировочного расчета теплопотерь здания пользуются показателем - удельная тепловая характеристика здания q, которая при известных теплопотерях здания равна:

q = Q зд ∕

где Q зд - расчетные теплопотери через наружные ограждения всеми помещениями здания, Вт; V - объем отапливаемого здания по внешнему обмеру, м 3 , (t в – t н)- расчетная разность температуры для основных помещений здания.

Величина q , Вт/(м 3 °С), определяет средние теплопотери 1 м 3 здания, отнесенные к расчетной разности температуры 1°. Ее можно определить заранее

q = q 0 β t

где q 0 - эталонная удельная тепловая характеристика, соответствующая разности температур ∆t 0 =18 - (- 30)= 48 °С; β t - температурный коэффициент, учитывающий отклонение фактической расчетной разности температур от ∆t 0

Эталонная удельная тепловая характеристика может быть определена с учетом требований СНиП.

Экономические показатели систем отопления

Экономичность системы отопления обусловлена стоимостью материалов и оборудования, изготовления и сборки, а также эксплуатации. Показателями экономичности являются технологичность конструкции, масса элементов, затраты труда и сроки изготовления и монтажа, расходы на наладку, управление и ремонт.

Технологичность конструкции включает такие реальные мероприятия, как упрощение схемы, унификация и уменьшение числа деталей, применение нормалей, удобство сборки, которые обеспечивают изготовление и монтаж с минимальными затратами времени, средств и труда.

Экономический эффект выявляется при проведении технико-экономического сравнения различных проектных решений. Сравнение позволяет выбрать систему отопления, наиболее экономичную в данных конкретных условиях.

При экономическом сравнении вариантов применяют следующие показатели: капитальные вложения К, эксплуатационные затраты И, продолжительность монтажных работ и эксплуатации системы отопления. Обычно используют часть этих показателей. Самым простым является сравнение систем отопления с различными приборами, но с одним видом теплоносителя и с одной схемой, так как оно делается только по капитальным вложениям. Чаще всего сопоставляют системы по капитальным вложениям и эксплуатационным затратам. Реже учитывают еще сроки монтажа и службы систем, наличие трудовых резервов.

Наиболее экономичен вариант, имеющий минимальные суммарные капитальные вложения и эксплуатационные затраты. Обычно приходится сравнивать два варианта, один из которых имеет меньшие капитальные вложения, другой - меньшие эксплуатационные затраты. Так, при уменьшении диаметра труб насосной водяной системы отопления капитальные вложения уменьшаются, но увеличивается расход электроэнергии; автоматизация системы увеличивает капитальные вложения, но уменьшает эксплуатационные затраты. Экономически более эффективный вариант выявляют в подобных случаях в зависимости от срока z, лет, окупаемости дополнительных капитальных вложений.

Z = (К 1 – К 2)∕ (И 1 – И 2)

Если этот срок z < z н - нормативного срока окупаемости дополнительных капитальных вложений за счет снижения эксплуатационных затрат, то целесообразно осуществить вариант с большими капитальными вложениями K 1 и меньшими средними годовыми эксплуатационными затратами И 1 . Если z > z н, то целесообразен вариант с меньшими капитальными вложениями К 2 и большей средней стоимостью эксплуатации И 2 в течение года. Нормативный срок z н окупаемости вложений в систему отопления принят равным 8,33 года (12,5 года для новой техники и энергосберегающих мероприятий) независимо от вида здания.

При экономическом сопоставлении нескольких систем или вариантов системы для каждого из них находят приведенные затраты

3= (К ∕z н) +И,

и, более эффективным считают вариант, имеющий наименьшие приведенные затраты за нормативный срок окупаемости.

Капитальные вложения в систему отопления осуществляются, как правило, в течение одного года. Эксплуатационные затраты ежегодно изменяются; кроме того, они зависят от срока службы как системы, так и отдельных ее элементов.

Годовые эксплуатационные затраты состоят из прямых расходов на обслуживание системы отопления и амортизационных расходов

И =И пр +А

где И пр - прямые эксплуатационные расходы, складывающиеся из годовых затрат на получаемую тепловую энергию (топливо), электроэнергию, заработную плату обслуживающего персонала, управление системой и текущий ремонт; А - амортизационные расходы, включающие годовые затраты на капитальный ремонт системы и отчисления на полное восстановление капитальных вложений.

Отчисления на восстановление капитальных вложений связаны с нормативным сроком службы системы, определяемым исходя из сроков физического износа ее элементов: радиаторов (40 лет), водоводов (30 лет), паропроводов, центробежных насосов, клапанов (10 лет), вентиляторов, калориферов, отопительных агрегатов (8 лет), фильтров (6 лет), конденсатопроводов (4 года).

Срок службы определяется не только физическим, но и моральным износом системы отопления, причем моральным износом считают потерю способности поддерживать температуру во всех обслуживаемых помещениях на требуемом уровне. Нормативный срок службы распространенных систем водяного отопления в настоящее время принимается равным 30 - 35 годам (меньший срок для конвекторов).

При сопоставлении различных систем отопления соблюдают равные или хотя бы близкие эксплуатационные показатели для всех вариантов: системы должны обеспечивать выполнение санитарно-гигиенических, противопожарных и противовзрывных требований, а также должны обладать равноценной эффективностью.

Срок службы систем водяного отопления, как уже известно, наибольший. Благодаря уменьшению амортизационных расходов при этом, экономии электрической и тепловой энергии сокращаются стоимость эксплуатации, а, следовательно, и приведенные затраты. Поэтому система водяного отопления обычно становится экономически более эффективной, чем система парового отопления.

Различие в тепловом комфорте, создаваемом в помещениях при сравниваемых системах отопления, учитывают изменением срока службы и степени использования площади помещений. Для системы, обеспечивающей более комфортные условия, увеличивают расчетный срок службы на 5-10 лет (считаясь с меньшим моральным износом). Кроме того, учитывают использование рабочей площади помещений в холодное время года (за счет изменения размеров зоны дискомфорта), добавляя часть затрат на строительные работы по обесцененной площади к сметной стоимости другой системы.

Все же главным показателем экономичности системы отопления являются теплозатраты в процессе ее эксплуатации. Известно, что только годовые затраты на эксплуатацию превышают половину стоимости устройства системы. И основная часть затрат приходится на оплату расходуемой теплоты. Теплозатраты на отопление при паровой или центральной воздушной системе превышают расход теплоты в системе водяного отопления вследствие возрастания попутных теплопотерь через стенки паропроводов и воздуховодов, бесполезных для обогрева рабочих помещений.

Комбинированное отопление

Комбинированными принято называть системы центрального отопления с двумя теплоносителями, когда первичный теплоноситель (вода, пар) используют для нагревания вторичного (воды, воздуха). В связи с широким распространением в нашей стране централизованного водяного теплоснабжения большинство систем центрального отопления фактически стали комбинированными - водо-водяными или водо-воздушными.

В настоящее время под комбинированным отоплением стали понимать сочетание двух режимов работы системы или двух систем для отопления одного и того же помещения с переменным тепловым режимом. Проводится также совершенствование работы и устройства систем отопления для улучшения теплового режима помещений и сокращения теплозатрат на отопление зданий. Конструктивно похожее решение встречалось и ранее, когда для отопления, периодически используемого производственного помещения предусматривались две системы отопления различной мощности: одна для рабочего периода времени, другая (дежурная) - для нерабочего.

Различают комбинированное отопление двухрежимное, двухкомпонентное, с прерывистым режимом.

Двухрежимным называют отопление, работающее при различной температуре одного и того же теплоносителя в разное время суток. Двухрежимной является система водяного отопления, в которой в рабочий период времени циркулирует вода при пониженной температуре (для полезного использования внутренних тепловыделений), а в нерабочий период - при повышенной (или наоборот). Для понижения температуры включают смесительный насос, для повышения - применяют прямоточную подачу теплоносителя из наружного теплопровода без подмешивания охлажденной воды.

Двухрежимной может быть также система воздушного отопления, совмещенная с приточной вентиляцией в рабочий период времени, и рециркуляционная в нерабочий период. Температура подаваемого воздуха в первый период ниже, чем во второй.

Двухкомпонентным считают отопление двумя системами, дополняющими одна другую для обеспечения необходимой теплоподачи в помещения. Первую систему, обычно водяного отопления, называемую фоновой или базисной, устраивают пониженной мощности (например, 30% расчетной теплопотребности рядовых помещений) для постоянного нерегулируемого действия в течение всего отопительного сезона. Задача этой системы - выравнивать дефицит теплоты, приходящейся на единицу площади или объема рядовых и угловых, нижних и верхних однотипных помещений здания (искусственно создавать одинаковые удельные тепловые характеристики основных помещений).

Вторую систему водяного, воздушного, газового или электрического отопления, называемую догревающей, предусматривают дополнительной мощности для поддержания необходимой температуры воздуха, как в рабочий, так и нерабочий периоды времени. Действие догревающей системы автоматизируют для работы по заданной программе.

Комбинированное отопление может действовать с перерывами, и тогда тепловой режим помещений характеризуется тремя состояниями: постоянства температуры в течение рабочего времени, свободного понижения температуры при выключенной догревающей системе и натопа помещений перед началом работы или в праздничные дни (о прерывистом отоплении). Возможны также различные сочетания перечисленных видов комбинированного отопления, когда предусматривают двухрежимную работу одной или обеих систем двухкомпонентного отопления.

Повышение эффективности отопления здания

Заключительным этапом алгоритма разработки здания с эффективным использованием энергии является оценка эффективности принятого способа отопления как составной части СКМ здания. На это направлены рассмотренные в данном разделе инженерные приемы.

Комплексное свойство СКМ здания эффективно выполнять свои функции является обычно вероятностной характеристикой. Эффективность системы отопления определяется тремя основными свойствами: надежностью, управляемостью (или устойчивостью) при функционировании, обеспеченностью.

Надежность - вероятностное обеспечение безотказной работы механической части системы отопления, ее конструктивных узлов и элементов при эксплуатации в пределах расчетных сроков и условий.

Управляемость - вероятностное выдерживание заданных отклонений в работе отдельных частей и зон системы отопления в процессе управления и при эксплуатации в течение отопительного сезона.

Обеспеченность - принятое в проекте выдерживание с допустимой вероятностью отклонений расчетных внутренних условий в здании.

Регулирование системы отопления

Под регулированием системы отопления понимают комплекс мероприятий, направленных на максимальное приближение теплоотдачи ее элементов к текущей переменной теплопотребности отапливаемых помещений в течение отопительного сезона для выдерживания расчетной температуры помещений.

Различают пусковое и эксплуатационное регулирование системы. Эти виды регулирования имеют свои особенности для водяной, воздушной и паровой систем отопления.

При пуске системы отопления группы зданий, присоединенной к теплопроводам централизованного теплоснабжения, обеспечивают распределение теплоносителя по отдельным зданиям пропорционально их расчетной теплопотребности. Обычно такое регулирование проводят в центральных тепловых пунктах (ЦТП) и во внутриквартальных тепловых сетях. Способы регулирования, как при зависимом, так и при независимом присоединении системы отопления к теплопроводам, рассматриваются в дисциплине «Теплоснабжение».

Пусковое регулирование элементов и узлов системы отопления связано с обеспечением в них расчетного расхода теплоносителя.

Эксплуатационное регулирование системы отопления проводят с целью обеспечения теплоподачи в отапливаемые помещения соответствующей текущей теплопотребности. Способы регулирования различаются также в зависимости от применяемого в системе теплоносителя. В зависимости от места проведения регулирования в системе теплоснабжения различают центральное, групповое, местное и индивидуальное регулирование.

В системе водяного теплоснабжения центральное регулирование осуществляют на тепловой станции (ТЭЦ, котельной) по так называемому отопительному графику, устанавливающему связь между параметрами теплоносителя (температура при качественном или расход при количественном регулировании) и температурой наружного воздуха как основного фактора, определяющего переменный характер составляющих теплового баланса здания в течение отопительного сезона

Центральное регулирование на тепловой станции при теплоснабжении различных по назначению зданий (жилые, общественные, производственные и др.) и режиму теплопотребления их инженерных систем (отопление, горячее водоснабжение, вентиляция и др.) не может обеспечить устойчивой работы систем отопления.

Устойчивость работы повышается при приближении места проведения регулирования к теплопотребителю за счет более полного учета различных факторов, определяющих теплопотребность помещений отапливаемых зданий. Так, при групповом регулировании в ЦТП появляется возможность распределять теплоту по уточненным температурным графикам, что способствует повышению экономичности отопления каждого здания. При местном регулировании в тепловом пункте здания учитывают особенности режима его эксплуатации, ориентацию по сторонам горизонта, действие ветра и солнечной радиации.